各位见过对电池针刺、火烧,甚至枪击的,但一定没见过切了一个角,还能正常充放电的。
上面这个,就是奇瑞正在研发固态电池,而奇瑞官方称,这个电池将会在2026年装车,纯电续航里程有望突破1500km。
不只是奇瑞,丰田、大众、宝马以及电池厂商们,都曾宣传过自己的固态电池正在研发中,并且会在2025年上车,实现充电10分钟,续航轻松破千。因此,坊间传言,一旦固态电池上车,不仅现在的电车被碾压,甚至还会革了油车的命。
那么,固态电池到底是个啥?怎么就这么牛?现在打算买车的,要不要等等明年的固态电池呢?
电动车需要固态电池
固态电池之所以被万众期待,归根结底,是因为现在的电池还不够好。
首先,在安全方面,电池燃烧、爆炸的案例并不少。这是因为普通的液态电池中含有电解液,这是一种易挥发、燃点低的有机溶剂,一旦泄露与三元锂材料接触,就会发生燃烧和爆炸。
其次是,续航焦虑。续航焦虑又来自于两方面,一是续航里程不够长,二是补能太耗时。即便现在大家卷出了10多分钟充满,7、800km的续航里程,但在长途行驶时,仍然免不了焦虑。
最后还有一个不太起眼的点,那就是电池太占地。电池包布置在座舱下方,难免侵占乘坐空间。同时,厚厚的电池包也会影响到外观设计,导致很多电动轿车的侧面看起很臃肿。
但在把电解液和隔膜换成固态电解质后,一切问题都能被轻松解决,而这就是固态电池。
固态电池怎么这么牛?
更安全
由于固态电池用固态电解质,取代了之前的电解液,从根源上解决了电池包破损,电解液泄露的风险。
(液态电池锂枝晶刺透隔膜示意)
除了电池外面的破损,液态锂电池还容易产生锂枝晶,它就像是电池内部自己长出来的“针”,一旦刺破区隔正负极的隔膜,就会导致电池短路,同样会引起电池燃烧和爆炸。
固态电池的电解质,不仅是固体,还足够“硬”,这就能很好地抑制锂枝晶生长,避免电池发生短路,从内到外提升了安全性。
更高能量密度
有了固态电池更稳定的基础,工程师们也更能大胆操作了,什么富锂锰基正极、金属锂负极,以前不敢想不敢干的,只要是能量密度高的,统统往上怼。
对比300Wh/kg电芯能量密度就是天花板的三元锂电池,应用了富锂锰基正极、金属锂负极的固态电池,可以把电池能量密度做到400Wh/kg以上,稍微努努力就能达到5、600Wh/kg,甚至更高。所以,在固态电池宣传口径中,续航1200km是谦虚,1500km是保守,2000km也不是不可能。
而且,固态电解质更耐高温,这意味着它能承受更高的功率,只要充电桩跟得上,补能速度也会大幅提升,也就有了车企口中的充电10分钟,续航1200km。
更小的体积
在液态锂电池中,电解液和隔膜占据了电池近65%的体积,而当这俩东西转为固态材料后,不仅隔膜的厚度能大幅降低到几微米,电池的体积也会大幅减小。像是三星固态电池,它的体积就比普通液态电池小了50%。
买车再等等?
说到这,我想各位已逐步上头,如果固态电池来了,那现在的电动车不就都是垃圾了吗?
但现实是,固态电池还有两大问题没被解决。
问题1:技术难点还没完全突破
比如,因为固态电池的电解质改为固体,它和电极之间就属于固-固相接,会产生固-固界面问题。
我们可以想象成两块积木垒在一起,就算表面再光滑,微观上也会存在缝隙,这就会导电阻增加,电导率大幅降低,严重的话,电池都无法正常工作。
再比如,目前固态电解质有三大技术路线,分别是:聚合物、硫化物和氧化物。但这三种路线,都存在一定的缺点。有的需要60℃高温才能正常充放电,有的会氧化产生剧毒气体,有的则是固-固界面问题更明显。
简单讲,就是目前固态电池还存在技术瓶颈,工程师们还在实验室中验证各种方案呢,距离实现量产,还有很长的路要走。
问题2:成本太高
研究报告称,目前全固态电池的材料成本约为1.5-2.5元/Wh,是三元锂电池、磷酸铁锂电池材料成本的3-5倍。
我们可以做一个简单的计算,如果一台固态电池车型的续航达到1500km,按照15kWh/100km的电耗计算,电池包能量将达到225kWh。那这块固态电池的材料成本,就会达到惊人的33万-56万。
注意,这还只是材料成本。固态电池想要量产装车,还需重建或改造产线,逐步提升良品率,重新匹配电池能量管理系统、电池包方案等等,这些都会产生更多成本。综合下来,一款固态电池车型的价格,可能是普通液态电池车型的几倍之多。
所以,就算明年某车企真的突破了技术瓶颈,生产出了固态电池,实现了装车,那也极度超出了我们的买车预算,多花几十万尝鲜,实在没必要。
上车≠上市
固态电池之所以年年刷屏,年年跳票,是因为“上车”这个词的迷惑性太大了。
车企们所谓的“上车”,只是小规模生产,对于消费者来说,根本买不到。像是奇瑞,它说的“上车”指的是投入定向运营,真正的量产上市,要等到2027年才行。当然,到时候价格怎么样?产量怎么样?还都是未知数。
总之,车企现在喊出来的固态电池计划,只是想彰显下自己的实力,营销的意义更大。近几年关于固态电池上车的新闻,大家看看热闹就好,千万别因为这个做了等等党。
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